Question

【題目】利用甲醇(CH3OH)制備一些高附加值產(chǎn)品，是目前研究的熱點(diǎn)。

（1）甲醇和水蒸氣經(jīng)催化重整可制得氫氣，反應(yīng)主要過(guò)程如下：

反應(yīng)Ⅰ. CH3OH(g)＋H2O(g)3H2(g)＋CO2(g) △H1

反應(yīng)Ⅱ. H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g) △H2= a kJ·mol-1

反應(yīng)Ⅲ. CH3OH(g)2H2(g)＋CO(g) △H3= b kJ·mol-1

反應(yīng)Ⅳ. 2CH3OH(g)2H2O(g)＋C2H4(g) △H4= c kJ·mol-1

①△H1=______kJ·mol-1 。

②工業(yè)上采用CaO吸附增強(qiáng)制氫的方法，可以有效提高反應(yīng)Ⅰ氫氣的產(chǎn)率，如圖1，請(qǐng)分析加入CaO提高氫氣產(chǎn)率的原因：______。

③在一定條件下用氧氣催化氧化甲醇制氫氣，原料氣中對(duì)反應(yīng)的選擇性影響如題圖2所示(選擇性越大表示生成的該物質(zhì)越多)。制備H2時(shí)最好控制=______，當(dāng)= 0.25時(shí)，CH3OH和O2發(fā)生的主要反應(yīng)方程式為______。

（2）以V2O5為原料，采用微波輔熱-甲醇還原法可制備VO2，在微波功率1000kW下，取相同質(zhì)量的反應(yīng)物放入反應(yīng)釜中，改變反應(yīng)溫度，保持反應(yīng)時(shí)間為90min，反應(yīng)溫度對(duì)各釩氧化物質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響曲線(xiàn)如圖3所示，溫度高于250℃時(shí)，VO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降的原因是______。

（3）以甲醇為原料，可以通過(guò)電化學(xué)方法合成碳酸二甲酯[(CH3O)2CO]，工作原理如圖4所示。

①電源的負(fù)極為______(填“A”或“B”)。

②陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為______。

Answer 1

【答案】b –a CaO消耗CO2，降低CO2的濃度，促進(jìn)平衡正向移動(dòng)，提高H2的產(chǎn)率 0.5 2CH3OH＋O22HCHO＋2H2O 甲醇繼續(xù)還原VO2為V2O3 B 2CH3OH＋CO 2e=(CH3O)2CO＋2H+

【解析】

（1）①這是一道典型的蓋斯定律的應(yīng)用，按要求來(lái)解題即可；

②氧化鈣是堿性氧化物，二氧化碳是酸性氧化物，因此二者可以反應(yīng)得到碳酸鈣，二氧化碳被消耗后相當(dāng)于生成物濃度降低，平衡將正向移動(dòng)；

③根據(jù)題圖不難看出最佳的投料比為0.5，當(dāng)投料比為0.25時(shí)，甲醛的選擇性非常高，因此此時(shí)主要是生成甲醛的反應(yīng)；

（2）當(dāng)溫度升高時(shí)我們可以發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在上升，溫度升高后甲醇的還原性增強(qiáng)，將進(jìn)一步還原為；

（3）根據(jù)裝置圖不難看出右側(cè)在得電子，左側(cè)在失電子，因此右側(cè)為陰極，左側(cè)為陽(yáng)極，據(jù)此來(lái)解答即可。

（1）①不難看出，只要用反應(yīng)III減去反應(yīng)II，就可以得到，因此熱效應(yīng)也為反應(yīng)III減去反應(yīng)II，即；

②氧化鈣是堿性氧化物，二氧化碳是酸性氧化物，因此二者可以反應(yīng)得到碳酸鈣，二氧化碳被消耗后相當(dāng)于生成物濃度降低，平衡將正向移動(dòng)；

③根據(jù)題圖不難看出，當(dāng)投料比為0.5時(shí)，氫氣的選擇性最大，即可以得到更多的氫氣，當(dāng)投料比為0.25時(shí)，甲醛的選擇性更大，即可以得到更多的甲醛；

（2）溫度升高后甲醇的還原性增強(qiáng)，將進(jìn)一步還原為，因此的質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降；

（3）①右側(cè)氧氣得電子變成水，因此右側(cè)是陰極，與陰極相連的B為電源負(fù)極，同理，左側(cè)A為正極，與A相連的為陽(yáng)極；

②陽(yáng)極是甲醇、一氧化碳失電子變?yōu)樘妓岫�甲酯，�?jù)此寫(xiě)出電極反應(yīng)式：。